基于多Agent技术的电力系统集成保护_和敬涵

（2）联锁跳闸和加速跳闸阶段 以整定值为 基准，如果相应的保护功能未瞬时动作。例如，当 故障位置在距离 I 段保护范围之外时，那么保护方 案的第二阶段将投入运行。该阶段主要由两大保护 功能组成,它的运行取决于保护线路两端集成保护 的通信通道可用与否。当要进行联锁跳闸的通信通 道可用时，可通过方向比较功能模块判断故障方向， 并发送方向信息给对侧，从而实现线路两端联锁跳 闸；若通信通道不可用时，可应用无通道保护技术， 使得保护进入加速跳闸单元[12]。
及保护的各种定值等。
假设 Agent 有一个可执行动作的清单，它能改 变环境的状态，设
Ac＝{α，α1，…}是（有限的）动作集合。集成 保护中，这些动作是每个保护模块功能的判据及所
要完成的任务。
Agent 与环境交互的基本模型如下：环境从某 个状态开始，Agent 选择一个动作作用于这个状态。 动作的结果是环境可能达到某些状态。然而，只有
护线路段的 I 段范围内，电流差动就会发出瞬时跳 闸命令，对于在距离 I 段范围内的故障，距离保护 也会发出瞬时跳闸命令。如电流差动保护的通信通 道不可用，而距离保护的设置又存在问题时，电流 方向保护可作为瞬时跳闸的主保护。若通信通道可 用，集成保护会发送方向信息给远端集成保护和集 成网络保护（INP）单元。
近年来国内外开始关注 Agent 在电力系统和继
第 22 卷第 6 期
和敬涵等 基于多 Agent 技术的电力系统集成保护
143
电 保 护 领 域的 应 用[13-14]。 文 献 [15-20]描 述 了 基于 Agent 模型的协调保护，提出保护系统的 Agent 概 念，讨论了 Agent 在单个主保护上的合作，模仿传 统保护配置的设计方法应用 Agent 将复杂的保护配 置设计问题进行分解；探讨了应用 Agent 在距离保 护中实现自适应整定的可能性，在母线保护中缩短
r：e0
e1
e2
e3
…
eu
设 ℜ 是所有可能的（E 和 Ac 上的）有限序列的
集合；ℜAc 是以动作结束的序列组成的 ℜ 的子集；r，
r＇，…分别表示 ℜ 的成员。
用状态转移函数τ： ℜAc ℘（E）表示 Agent 的
动作作用于环境的效果，状态转移函数建立了一个
执行与可能的环境状态集合之间的映射，这些环境
3 多功能集成保护系统的基本原理
集成保护可以集成传统保护功能，也可结合近 些年来继电保护的新发展，利用同时获得的变电站 各处信息，在传统保护的基础上产生新的功能、新 的算法。本文以传统的保护算法（如过电流、距离 和电流差动保护等）为基础，说明保护多条线路的 集成保护方案。
如图 1 所示，IR 为装设于各变电站的集成保护 系统，IR 同时与该母线的所有出线上的各 CT 和 PT 相连，IR 装置中配以多种传统的保护特性，并具有 新功能和特性。INP（Integrated Network Protection） 为集成网络保护单元，与各集成保护通过通信通道 相联系。保护功能的实现可以划分为三个阶段：
（3）直接跳闸阶段 在第三阶段中，INP 会收 集网络内的所有 IR 继电器发出的故障方向信息，作 为后备，INP 经过比较计算，判断出故障线路，发 送直接跳闸命令给故障线路的集成保护装置。
4 集成保护功能协调及 Agent 技术的应用
集成保护的软件系统包含了多个功能算法，既 有传统功能，也有基于多方信息的新功能。这些功 能如何协调，整定值和运行方式如何配合，如何在 可靠的前提下，提高保护性能，从而提高整个集成 保护系统的高效运行等等，都是集成保护需要解决 的关键问题。多 Agent 技术的应用将对集成保护系 统的高效运行提供有利的手段。
2. AREVA T&D Automation UK）
Abstract The application of multi-Agent technique in integrated protection to solve the coordination issue of various protection functions is studied in this paper. A multi algorithm based integrated protection scheme for power systems is presented. The basic principle of the scheme is introduced, which is developed based on multi-Agent technology. The operation process of the protection scheme is further studied, and the performance of the communication network and the reliability of integrated protection system are analyzed. Theoretical analysis and practical investigation prove the superiority of the proposed integrated protection based on multi Agent technology.
图 2 基于 MAS 的集成保护系统的结构 Fig.2 Architecture of the integrated protection system
based on MAS
（1）整个集成保护的功能设计按多个 Agent 分级分布设计，对应不同层次的任务，可分为组织 层、协调层和执行层。如组织层可以有网络重组 Agent，协调层有搜索 Agent、故障检测 Agent、故 障选线 Agent 等，执行层有测量 Agent、状态检测 Agent 和跳闸 Agent 等。
国家自然科学基金资助项目（50677003）。 收稿日期 2007-01-31 改稿日期 2007-04-02
作。按该方法整定的保护定值对系统其他运行方式 来说不是最佳整定值，甚至可能发生拒动，同时这 些装置的动作原理和动作时间不同，互相之间又缺 乏有效的协调，因此在某些情况下（如发生联锁故 障时）会恶化系统的运行状况[1-2]。对国内外事故研 究发现：传统的保护及安全自动装置已经不能适应 系统发展的要求[3-5]，需要研究保护电网的新方法来 满足系统稳定运行的要求。
状态是执行动作的结果。Agent 是具有自主性、交 互性、反应性、目的性和适应性的实体。
4.2 基于 MAS 集成保护系统的特点和结构 多 个 Agent 可 以 构 成 多 Agent 系 统 MAS
（Multi-Agent System），它们之间共享信息、知识
及任务描述，多 Agent 通过单个 Agent 的能力及某 种通信方法来协调它们的作用、分配和收集信息， 以实现总体目标。基于 MAS 的集成保护系统的结 构如图 2 所示，其特点如下：
Keywords：Multi-Agent system, integrated protection system, network communication reliability
1 引言
随着电网规模越来越大，电力系统已发展为跨 区域的数字化系统，电力市场体制的建立和分布式 发电系统的逐步兴起，使得电力系统的运行方式有 很大的不确定性，电网结构日益复杂，对继电保护 提出了更大的挑战。目前电力系统中运行的保护及 安全自动装置大多采用独立元件保护，其工作方式 是采集装置安装处的系统电流、电压量，经过计算 后得到一些反映系统状态的参数值，然后与预先整 定的门槛值进行比较，若超过门槛值则执行某种动
了故障切除时间等。Agent 在保护方案设计、基于 独立设备安装的在线保护配合和整定等方面
助于各 Agent 间相互协调的可靠性以及整体保护功 能的提升，值得进一步研究。
4.1 智能 Agent 的抽象结构 假设环境是任何离散的瞬时状态的有限集合
E：E=｛e，e1，…｝，对于集成保护，环境是所得到 的变电站各处的电流、电压、一些相关的开关量以
近来一种电力系统集成保护的概念被提出[6-7]。 集成保护是指将变电站内多个独立的保护设备集成 于一个计算机保护中以形成一个集中式保护系统。 伴随微机保护技术的发展，已逐步出现一些带有集 成性质的保护，如同杆并架双回线路保护、母线线
142
电工技术学报
2007 年 6 月
路集成保护、配网自动化等；在集中式保护方面也 有相关研究[8-10]，随着变电站通信技术的发展以及 IEC61850 标准协议的推出和新式传感设备光互感 器的应用，集成保护将有广阔的研究应用前景[11]。
2007 年 6 月 第 22 卷第 6 期
电工技术学报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
Vol.22 No.6 Jun. 2007
基于多 Agent 技术的电力系统集成保护
和敬涵 1 朱光磊 1 薄志谦 2
（1. 北京交通大学电气工程学院 北京 100044 2. AREVA T&D Automation Stafford-ST17 4LX-UK）
摘要 研究了多 Agent 技术应用于集成保护中解决各种保护功能的协调问题。通过一种基于 多个算法功能的电力系统集成保护方案，阐述了集成保护的基本原理。应用 Agent 技术的结构原 理构建了基于多 Agent 技术特点的集成保护系统结构。进一步研究了基于多 Agent 技术集成保护 系统的方案运行过程，分析了集成保护系统通信及保护可靠性问题，通过理论分析和实例说明了 基于多 Agent 技术的集成保护的优越性。
一个状态可以真正实现，而 Agent 事先并不知道哪 个状态会实现。在第二个状态的基础上，Agent 继 续选择一个动作执行，环境到达可能状态集中的一
个状态。然后，Agent 再选择另 Agent 一个动作， 如此继续下去。